Veri Yolcuğunda Kesintisiz Enerji

Elektrik enerjisi temelinde elektrik yüklerinin akışına dayanan bir enerji türüdür. Tarihsel gelişimde elektrik asla yerinde saymamıştır. Dünya’nın küresel ilerlemesinde elektrik enerjisi de bu ilerlemeye ayak uydurarak farklı tür ve dönüşüm sistemleri ile kullanılabilirlik seviye yükseltilmiş ve halen daha geliştirilmektedir. Elektrik enerjisinin en minimize ve optimum olarak kullanılabildiği bir alan türemiş ve bu alan elektronik adını almıştır. Elektronik sistemler elektrik altyapısını kullansa da daha hassas ve karmaşık sistem yapıları ile işletilmektedirler. Bunun sonucunda daha verimli, daha güvenilir ve daha hızlı çalışan sistemler ortaya çıkmıştır. Bu sistemler sağladıkları büyük hız ve kolaylıklara karşılık, kaliteli ve kesintisiz bir elektrik enerjisine ihtiyaç göstermektedirler.

NEDEN ÖNEMLİDİR?

Elektrik kesintisi ve elektrik şebekesindeki dalgalanmalar her zaman sistemlerimizi olumsuz yönde etkilemektedir. Kesintisiz güç kaynağı (KGK), kesintisiz bir çalışma ortamı yaratarak sistemlerimizi şehir şebekesindeki ani değişimlere karsı korumakta; elektrik kesintisi sırasında devreye girerek sistemlerimizi güvenli bir şekilde kapatmamıza yardım etmektedir. Basta enerji üretim ve dağıtım şebekelerinin yetersizliği olmak üzere, birçok farklı nedenlere dayanan olumsuzluklar, doğrudan bu şebekelere bağlı olarak çalışan elektronik cihazlar için açık birer risk unsuru oluşturmaktadır. En temel sebepler aşağıdaki tabloda belirtilmiştir.

KGK Ekipmanları farklı şebekelerde ve farklı ihtiyaçlara göre özel tasarlanabilirler. Avrupa ülkelerinde AC enerji 50Hz olarak kullanılmakta ve tüm elektrik-elektronik ürünler bu değere göre ayarlanmış şekilde üretilmiştir. Amerika’da ise Hz değeri 60Hz olarak kullanılmaktadır. Her iki değerinde kendi açılarından fayda ve dezavantajları bulunmaktadır. Veri merkezlerinde kullanılan ekipmanların tümünde elektronik sistemler yer almaktadır. Bu sistemler DC ve AC olarak değişkenlik gösterebilmektedir. Bir veri merkezinde en önemli öncelik cihaza gelen enerjinin istikrarlı, sağlıklı ve aralıksız olarak iletilebilmesinin sağlanmasıdır.

KESİNTİSİZ GÜÇ SİSTEMLERİ

DC sistemlerinde enerji şebekeden gelen AC enerji Rectifier denilen ekipmanlar yardımı ile komplike ismi DCPS (DC Power Supply) olan sistemlerde doğrultulduktan sonra cihazlara iletilmektedir. Bunu yaparken enerji kesintilerinde sistemleri belli bir süre ayakta tutabilmek adına akü sistemleri ile desteklenmektedirler. Bu sistemlerde cihazlar değişkenlik gösterse de 42-52V DC değerleri arasında optimum çalışma voltaj aralıkları mevcuttur. DC sistemlerde Voltaj düşük olduğu için Amper değerleri yüksek olmaktadır. Bundan dolayı DCPS sistemlerinde kullanılan yedeklilik akü sistemleri genellikle 2V - >1500Ah aküler olmaktadır.

AC sistemlerinde kullanılan UPS sistemleri ile DCPS sistemlerine ek olarak inverter eklenmiş bir DCPS diyebiliriz. AC sistemlerde şebekesel arızalanmalar enerjinin sinüsoidal olarak dalgalanma ve harmonikler yüzünden çok daha risklidir. Bu nedenle veri merkezlerinde beslenen sistemlere şebekeden gelen enerji kontrol altına alınarak regüle edilmiş bir enerji elde ederek riski minimize etmek için gereklidir. Çeşitli UPS tipleri olabilmektedir. Bunlar;

Statik UPS: Mekaniksel bir parçası olmayan enerjisini Tristör veya IGBT ile üretebilen sistemlerinden oluşan sistemdir. Bu UPS tipi Sürekli Besleme veya Stand-by çalışma olarak 2 farklı türde kullanılabilir.

Dinamik UPS: Enerji üretimini mekaniksel olarak yapan jeneratör mantığı ile çalışan ve alternatör yardımı ile enerji üreten sistemlerdir.

Hibrit (Statik-Dinamik) UPS Sistemleri: Statik ve Dinamik UPS sistemlerinin birlikte kullanıldığı sistemlerdir.

Volan UPS Sistemleri: Dinamik UPS sistemlerinin Volan denilen sistemlerdeki kinetik enerjinin kullanılması esasına dayanan UPS tipidir.

PUE DEĞERLERİ

Dünya’da tüketilen elektriğin %3’lük kısmı veri merkezleri tarafından tüketilmektedir.

2017-2023 yılları arasında veri merkezlerindeki büyüme hızı %50 olarak gerçekleşti. Bu hız refere edildiği süreçte 2025 yılında dünyada tüketilen elektriğin %20’lik kısmının veri merkezleri tarafından tüketileceği öngörülmektedir. Bu hızlı yükselmede karbon ayak izi azaltılabilmesi için en önemli adım veri merkezlerinin PUE değerlerinin düşürülmesinden geçmektedir. PUE değerleri 2008 yılından itibaren düşme eğiliminde ilerlemektedir. PUE ile alakalı önlemler alınmaz ile 1,5 değerine inen ortalama PUE değeri 3 sene içinde 1,7 civarına yükselecektir. Ancak proaktif bir yaklaşım ile bu sistemlere müdahale edilirse bu değer 1,40- 1,45 aralığına indirmek mümkündür.

Veri merkezlerinde TİER sertifikasyonlarına göre yıllık olarak enerji kesinti süreleri belirtilmektedir. Veri merkezlerinde kesintisizlik açıklamak için “Kaç 9’luk Veri Merkezi” tabirleri ortaya çıkmaktadır. Bu bilgi aşağıdaki tabloda yer almaktadır. Tier 4 incelendiği zaman yıllık toplam kesinti süresi 26 dakika olarak belirtilmiştir.

Veri merkezlerinde kesintisizlik ve karbon ayak izi silinmesi adına yapılabilecek en önemli yatırım yenilenebilir uygulamalarına yönelmekten geçecektir. En temiz ve en uygulanabilir yenilenebilir enerji kaynağı güneş enerji sistemi olarak görünmektedir. Diğer enerji kaynakları uygulama alan zorlukları, işletmesel zorluklar vb. gibi sonuçlar ortaya çıkarabilmektedir. Türkiye’de veri merkezlerinin ağırlıklı olarak Fiber ağlarına en yakın ve merkezi alanlar tercih edilmektedir. Bu alanlarda enerji kesintileri çok sık rastlanmamaktadır. Ancak ülkemizde geçtiğimiz yıllarda şebekeye bağlı birkaç enerji üretim tesisinin devre dışı kalması sonrası bazı bölgelere uzun süre enerji verilememe durumları meydana gelmişti. Bu gibi durumlara karşılık olarak veri merkezi enerji beslemesi için jeneratör sistemlerinde minimum 72 saat ekleme yapmaya gerek olmadan enerji üretmek için yakıt depolanması gerekmektedir. Çoğu tesis bu değerden yüksek oranlarda yakıt depolamakta ve ikmal için BCM planlarını hazır bulundurmaktadırlar.

Enerjinin kesilmemesi için veri merkezlerinde jeneratör altyapılarının birden fazla yedeklilik ve kapasitesin üstünde jeneratör kapasiteleri barındırmaları gerekmektedir. Veri merkezi altyapılarında enerjinin kesintisizliği ve şebeke çakışmalarını önlemek adına PLC Otomasyon sistemleri ile korunması gerekmektedir. Bu sistemler şebeke’de enerji kesildiğinde personel müdahalesine ihtiyaç duymada devreye girmeli ve şebeke geri geldiğinde ise devre dışı kalacak şekilde dizayn edilmelidir. Ancak her zaman müdahale için vardiyalarda personel bulundurulmalıdır. Elektronik bu kart ve sistemlerin arızası durumunda kartın onarım ve termin süreleri çok uzayabilmekte sistemleri manuel müdehale ile devreye almak gerekebilir.

 Yazan: Can Cengiz – Senior Data Center Engineer - Vodafone - Kesintisiz Güç Kaynakları